Пристрій C4 від CorPower Ocean, випробуваний у комерційному масштабі на відкритому випробувальному полігоні в Атлантичному океані, продемонстрував унікальну здатність налаштовуватися відповідно до різних станів моря, обмежуючи реакцію на екстремальні штормові хвилі (до 18,5 м), водночас посилюючи рух і уловлювання енергії на звичайних хвилях за допомогою нової технології фазового керування.

Цей прогрес знаменує собою важливу віху в розвитку хвильової енергетики, оскільки усуває дві основні перешкоди, які досі заважали комерційному використанню - живучість і ефективне виробництво електроенергії в нормальних умовах океану.

Точка перегину дає чіткий сигнал про готовність хвильової енергетики до широкомасштабного впровадження.

З моменту розгортання в серпні 2023 року всі ключові аспекти функціонування системи C4 були успішно перевірені, включаючи експорт електроенергії в мережу, автоматизоване управління та моніторинг системи, а також безпечні методи експлуатації та технічного обслуговування (O&M).

Зібрані дані дозволили провести калібрування цифрового двійника - великої числової моделі, яка використовується для прогнозування поведінки системи. Виміряні дані про рух і вихідну потужність машини, що працює з новим фазовим керуванням "WaveSpring", дещо перевищили прогнози цифрового двійника для використовуваних налаштувань машини. Перша експлуатаційна фаза була успішно завершена від'єднанням і буксируванням пристрою C4 на наземну базу CorPower Ocean у Віана-ду-Каштелу для проведення першого запланованого циклу технічного обслуговування. Ця демонстрація ефективних методів технічного обслуговування та експлуатації є ключовою метою програми розгортання C4 для підтримки масштабування хвильових електростанцій у майбутньому.

Після завершення першого наземного циклу перевірки та технічного обслуговування C4 буде передислоковано на майданчик в Агукадурі, і демонстраційна програма продовжиться. Більш детальна інформація про результати першого етапу експлуатації C4 наведена нижче.


Живучість під час шторму

Живучість ВЕС C4 була перевірена шляхом витримки чотирьох сильних штормів, що підтвердило здатність відновлювати роботу та експорт електроенергії в мережу після кожного шторму. Нагадаємо, що CorPower C4 надійно працює під час штормів Бабет та Аліне (corpowerocean.com). Найенергійніший період спостерігався 4 листопада, коли шторм Домінгос приніс на об'єкт хвилювання з висотою хвиль до 18.5 м, що, за повідомленням Гідрографічного інституту Португалії, є історичним рекордом для північного регіону. CorPower C4 встановив новий рекорд стійкості до штормів (corpowerocean.com)

Компанія CorPower Ocean та її партнери по програмі Pilot Access Program (PAP) змогли перевірити принципи проектування для надійної роботи в умовах екстремальних хвиль, які пропонує режим Survival пристрою CorPower C4. Працюючи у відключеному режимі виживання, який є природним станом системи, пристрій показав дуже малу реакцію на падаючі хвилі, незважаючи на те, що корпус ВЕС регулярно повністю занурювався під час піків хвиль під час цих штормів. На графіку нижче синя крива показує висоту хвилі, оцінену бортовими датчиками 4 листопада 2023 року, з хвилями до 18,5 м, де зелена крива показує рух механізмів, виміряний датчиками редуктора з точністю до декількох дециметрів.

Низький рівень руху механізмів (діапазон дециметрів) на цих екстремальних хвилях підтверджує ефективність принципу розстроювання, що використовується в режимі виживання, з майже на два порядки меншим рівнем руху механізмів порівняно з падаючими хвилями. Підтвердження дуже низької реакції на штормові хвилі розглядається як один з найважливіших результатів океанської демонстрації C4 на сьогоднішній день. Живучість під час шторму історично була однією з найбільших проблем для пристроїв, що використовують енергію хвиль.


Налагоджена робота

Результати живучості можна порівняти з виміряними даними, коли C4 працював у налаштованому режимі, де спостерігався рух техніки до 3 м при хвилях висотою 1 м. При активації технології фазового керування WaveSpring система починає коливатися в фазі з хвилями, що, як було підтверджено, значно посилює реакцію техніки на падаючі хвилі.


Налаштування і розстроювання - ключова особливість для конкурентоспроможної хвильової енергетики

Здатність налаштовувати і розстроювати пристрій відповідно до умов океану, обмежуючи реакцію на шторми і посилюючи рух і захоплення енергії в звичайних хвилях, була чітко продемонстрована під час експлуатації C4 в Агукадурі. Підтвердження посилення руху та уловлювання енергії за допомогою системи фазового керування розглядається як ключовий результат демонстраційного проекту HiWave-5.

Функцію налаштування та розстроювання ВЕС CorPower Ocean можна порівняти з вітровими турбінами, де всі сучасні турбіни мають функцію нахилу лопатей для зміни реакції на вітрові умови, обмежуючи навантаження під час штормів та оптимізуючи виробіток у звичайних умовах. Ми вважаємо, що додавання подібної функції до енергії хвиль є ключем до того, щоб зробити її надійним і конкурентоспроможним джерелом чистої енергії.


Енергетичні показники

Під час цього періоду введення в експлуатацію основна увага була зосереджена на перевірці безпечної та надійної роботи в будь-яких умовах океану, а також на ретельному тестуванні кожної функції системи. Пристрій експлуатувався з обмеженими осями руху, забезпечуючи додатковий запас міцності шляхом обмеження максимально допустимої швидкості і ходу механізму, а для управління машиною протягом більшої частини періоду використовувався надійний, але простий контролер вихідної потужності. Було зафіксовано пікову потужність до 600 кВт.

Було виявлено, що конфігурація електричного приводу обмежує пікову потужність приблизно до 600 кВт. Під час першого циклу наземного технічного обслуговування планується внести корективи до приводної системи, щоб збільшити потужність до 850 кВт. Через обмежену зону руху та обмеження потужності до 600 кВт, протягом першого експлуатаційного періоду експлуатація була обмежена помірними морськими умовами. У тих станах моря, де можна було перевірити налаштовану роботу, виміряна вихідна потужність дещо перевищила прогнози цифрового двійника з використанням тих самих налаштувань обладнання.


Калібрування цифрового двійника

Цифровий двійник (детальна цифрова модель) системи був відкалібрований з використанням виміряних даних про рух, потужність і внутрішню динаміку механізму. Було виявлено, що ланцюг перетворення потужності представлений точно, з тісною відповідністю між виміряними та змодельованими даними, демонструючи типову відповідність в діапазоні 96-99%. Це свідчить про те, що компоненти системи відбору потужності представлені точно, з відповідними картами втрат і ефективності. Виявлено, що гідродинамічні моделі дещо недооцінюють поглинання потужності від океанських хвиль корпусом ВЕУ, що призвело до того, що виміряний рух і потужність в океані дещо перевищують прогнози від цифрового двійника для виміряних станів моря і конкретних налаштувань використовуваного обладнання. Надалі можна очікувати коригування нелінійних поправочних функцій гідродинамічної моделі на основі виміряних даних і подальшого інформування про поточні дослідження з нелінійної гідродинаміки у співпраці з провідними академічними групами.


Дистанційний моніторинг та керування

Функції дистанційного моніторингу та управління були перевірені з центру управління CorPower Ocean. Спочатку оператори здійснювали цілодобовий моніторинг системи C4, який згодом можна було скоротити до періодичних перевірок, оскільки програма введення в експлуатацію просувалася вперед, а система нагляду надсилала операторам сигнали тривоги в разі подій, що потребують уваги.


Якір UMACK

Перший комерційний якір UMACK, розроблений компанією CorPower Ocean у співпраці з європейськими партнерами, був встановлений на ділянці Агукадура з піщаним дном на глибині 45 м. Більш детальну інформацію про цю геотехнічну інновацію можна знайти тут: CorPower Oceans розгорнула комерційний якір UMACK. Під час першого експлуатаційного циклу з пристроєм C4, підключеним до якоря UMACK, було підтверджено стабільне утримання станції.


Експлуатація та обслуговування (O&M)

Методи буксирування та підключення системи C4 були успішно продемонстровані в серпні 2023 року на конвертері енергії хвиль CorPower Ocean, розгорнутому в Португалії. Після цього методи пілотованого доступу до системи у відкритому морі були розглянуті та схвалені сторонніми експертами з безпеки, що згодом дозволило технічним фахівцям CorPower Ocean отримати доступ до машини на місці для проведення внутрішніх перевірок та незначних втручань.

Після завершення тестових кейсів першого етапу введення в експлуатацію були успішно продемонстровані методи вивільнення та буксирування пристрою для планового циклу перевірки та обслуговування на суші. Процес звільнення включає дистанційне приведення в дію швидкороз'ємного з'єднувача, розташованого між нижньою частиною швартовної системи та якорем UMACK, що дозволяє апарату спливти на поверхню. Період експлуатації дозволив отримати цінний досвід щодо методів технічного обслуговування та експлуатації для ефективної та малозатратної роботи промислових хвильових електростанцій у майбутньому.


Наступні кроки

Зараз система C4 проходить планову перевірку на суші. На основі досвіду, отриманого під час першого циклу експлуатації, також будуть проведені коригування та модернізація. Після завершення система буде передислокована в Агукадуру, і почнеться етап нарощування потужності, щоб продемонструвати повну потужність, включаючи подальше вдосконалення методів управління. Після завершення програми введення в експлуатацію буде розпочато етап оцінки енергетичних характеристик відповідно до стандарту IEC/TS 62600-100.